天然植物精油提取方法研究进展_杨君
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［28 ］ ［26 ］
，另外所选溶剂既要价廉、低
毒、易得，还必须容易回收。 同时蒸馏— 萃取法 同时 蒸 馏 萃 取 法 （ SDE， Simultaneous distillation and solvent extraction ） 是 Nickerson 和 Likens 在 1996 年 发展起来的一种植物易挥发成分提取法，该法将水蒸汽 蒸馏和馏出液的溶剂萃取两步合二为一
［ 15 ］
利用 SDE 法提取蔷薇中的挥
。通过
发性精油成分，结果显示利用正戊烷提取 1h 达到良好 的效果，在最佳提取条件下，挥发性物质的回收率大于 90% ，优于水蒸汽蒸馏法； Selli 等
［ 16 ］
调节萃取时温度、压力、水的流速和夹带剂等因素可以
用 SDE 法提取海
鲤中的挥发性成分，提取物经感官鉴定，极大的代表了 海鲤的风味，并且鉴定出了 46 种芳香组分。
［ 13 ］
。SDE 法操作
简便，提取时间短，并且避免了传统水蒸汽蒸馏法由于 精油含量低而导致部分精油在器壁上的吸附，目前广泛 应用于植物精油成分的提取和检测。 Barra 等
［14 ］
用 SDE 法分析了法国大豆中的挥发性化
学成分，发现 SDE 法可以更好的提取出大豆中全部的 芳香成分，并且对于烹调后的样品提取效果也比水蒸气 蒸馏法要好； Teixeira 等
［ 30 ］ ［ 29 ］
源，尤其对天然产物和生物活性成分的提取有着广阔的 应用前景。 2. 2 微波辅助提取技术 assisted extraction， 微 波 辅 助 提 取 法 （ microwaveMAE） 就是利用微波加热的特性来对物料中目标成分 进行选择性提取的方法。通过调节微波的参数，可有效 加热目标成分，以利于目标成分的提取与分离。MAE 的原理是植物样品在微波场中吸收大量的能量，细胞内 部含水量及其它物质的存在，对微波能吸收较多，而周 围的非极性萃取剂则吸收少，从而在细胞内部产生热应 力，被萃物料的细胞结构因细胞内部产生的热应力而破 裂，使细胞内部的物质直接与相对冷的萃取剂接触，因 而加速了目标产物由细胞内部转移到萃取剂中，从而强 化了提取过程。 MAE 提取植物精油方法也是目前国内外研究较多 方法之一，已有多个微波辅助提取技术应用到植物精油
［17 ］
采用乙醇、乙醚、丙酮和水提取花椒
精油，精油在颜色、状态和气味上有一定的差别，但是 用无水乙醚和丙酮作溶剂提取的精油感官上较为接近； Cao 等［9］用石油醚作为容积提取拳卷地钱精油，并鉴定 出 10 种总含量高于 74. 04% 的芳香物质； 由于溶剂提取 法所得精油含有植物树脂和蜡等物质，侯旭杰等
的广藿香精油具有更好的质量和更 高 的 产 率； Dker 等
［ 25 ］
CO2 技术提取了芝麻籽油，与传统的索 利用 SFE-
氏提取相比，产率高达 85% 。 SFECO2 可以有效保护精油中热敏性、易氧化分解 成分不被破坏，保持精油原有的风格，因此传统精油的 萃取是无法与之相比的。这在崇尚天然、追求自然的香 料香精界，可以制备出几近完美的天然精油而倍受重 视，现已成为获得高品质精油的一种有效手段； 但是也 有其局限性： 因在高压下操作，对设备要求较高、一次 性投资费用较高、对工艺操作人员及技术要求均较高。 1. 5 亚临界水提取法 亚临界水是指在一定的压力下，将水加热到 100℃ 以上临界温度 374℃ 以下的高温，水仍然保持液体状态。 在亚临界状态下，维持适当的压力使水呈液态，随着温 度的上升减弱了水分子之间的氢键作用，使水的极性大 大降低，由强极性逐渐变为非极性，利用这一特性可以 从原料中选择性地萃取出不同极性的目标物质 缩短提取时间，提高萃取效率。 Basile 等［27］于 1998 年第一次用亚临界水萃取迷迭 香叶子中的精油，此后该技术在天然产物提取等领域得 到广泛应用； 郭娟等
［10 ］
开
发了一种溶剂提取联合水蒸气蒸馏的方法来提取孜然精 油的技术，利用该联合技术所得孜然精油相比于单独溶 剂提取和水蒸气蒸馏法，产率和质量均有所提高，产品 具有良好的应用前景； 此外，溶剂提取法中有机溶剂的 选择也非常重要，黄诚等
［ 11 ］
。SFE-
CO2 具有萃取能力强、收率高、生产周期短有效成分不 被破坏、工艺简单、操作参数容易控制、没有溶剂残留 等优点，广泛应用在食品加工、医药品和保健食品等领 域
通过对水蒸汽蒸馏、亚临界水
第9 期
杨君等： 天然植物精油提取方法研究进展
33
萃取和超声辅助提取洋葱精油的比较，发现亚临界水萃 取的精油含硫化合物含量较高，且具有省时、高效、节 能等优点。 亚临界水提取技术是近 10 年来刚刚发展起来的一 种新型提取技术，具有提取时间短、效率高、环境友好 等优点，在国外作为一种绿色环保技术已应用于环境样 品中有机污染物的萃取、部分植物精油及有效成分的提 取等领域，而国内对该技术的研究刚刚起步，鉴于其具 有许多优势，亚临界水提取技术在植物精油提取分离方 面具有很好的应用前景。 1. 6 分子蒸馏技术 分子蒸馏 （ Molecular Distillation， MD ） 又称 短 程 蒸馏，是在高真空度下，根据分子运动平均自由程的不 同，实现混合组分分离的一项高新技术 领域应用较多。张忠义等
，不同的提取方法所制备的精油其化学分
［3 ］
子组成、数量和结构有很大不同，因此应当根据精油的 实际用途来选择合适的提取方法 。本文就目前常用及 新兴的植物精油提取技术进行综述，总结其原理、优缺 点以及主要用途，以期为实际生产中植物精油提取技术 的研究和选择提供参考。
进行了提取，提取产率为 0. 01% —0. 02% 。 HD 方法具有设备简单、容易操作、成本低、对环 境友好等优点，并且许多植物原料用 HD 法所得精油质 量最好，但由于植物材料长时间的处于高温之下，可能 会使其含有的热敏性成分发生热分解，易水解成分发生 水解及原料焦化等，对精油产品质量造成不利影响。但 是目前 HD 方法仍是试验室中对植物精油成分鉴定、定 量以及工业生产中应用较多的一种传统方法。因此，对 于试验室中植物精油分离和成分鉴定的初步研究应用 HD 方法最为适宜，其它方法的开发和应用也应以 HD 方法为基础进行研究。 1. 2 溶剂提取法 溶剂提取法是利用有机溶剂如石油醚、正己烷、乙 酸乙酯、丙酮等进行连续回流提取或冷浸、 热浸提取
［ 4 ］ ［3 ］ ［2 ］ ［ 1 ］
原料表面的成分呈油斑状，与水组成两相混合物而被水 带出，最后油水分离后得到植物精油。水蒸汽蒸馏是一 种比较成熟的分离方法，所用溶剂为水，其作用机理是 水携带油，而水对人无害，是环境友好的溶剂。 综上，HD 法仍然是目前提取植物精油最常用的方 法，并且是植物挥发性成分提取和检测的重要前处理方 法。Okoh 等
— —农产品交叉研究中心、浙江中烟工业有限责任公司科技项目 （ 项目编号： 81000134） 。 基金项目： 中央高校基本科研业务费专项资金资助— 作者简介： 杨君 （ 1972— ） ，男，硕士，工程师，主要从事烟草化学研究。 通讯作者： 叶兴乾 （ 1962— ） ，浙江宁波人，博士生导师，教授，从事果蔬加工研究。
［35 ］ 提取领域。如 Golmakani 等 利用微波辅助水蒸气蒸馏 ［36 ］ Kordjani 法提取 了 百 里 香 精 油； Ferhat 等 和 Tigrine-
18（ 9）： 3135 中国食物与营养 2012， 第9 期 Food and Nutrition in China
杨君等： 天然植物精油提取方法研究进展
31
天然植物精油提取方法研究进展
1 2 2 1 2 杨 君 ，张献忠 ，高宏建 ，尹 洁 ，叶兴乾
（ 1浙江中烟工业有限责任公司，杭州 310008 ； 2 浙江大学生物系统工程与食品科学学院，杭州 310058 ）
［1பைடு நூலகம் ］
做了许多研究。 精油、葱头精油、茴香精油、大蒜精油等，都对提取工 艺参数 进 行 优 化，得 到 良 好 的 效 果 等
［ 23 ］ ［1922 ］
，其 中 王 虹
CO2 提取苍耳子油并对其成分进行分析， 用 SFE-
CO2 提取方法并不能完全替代传统的水蒸 研究发现 SFE［ 24 ］ CO2 提取 汽蒸馏法； Donelian 等 研究发现，利用 SFE-
［ 5 ］
用 HD 法对迷迭香精油进行提取，得率
为 0. 31% ，并鉴定出 24 种芳香物质，并与其它方法所 对比，结果证明，HD 法所提取的迷迭香精油质量最好； Zhang 等［6］用 HD 法对中国秦岭地区三个野生糙苏品种 精油进行了萃取并进行成分鉴定，分别鉴定出 22 、26
［ 7 ］ 和 19 个主要组分； Porto 等 也用 HD 法对留兰香精油
1
1. 1
植物精油的提取方法
水蒸汽蒸馏法 水蒸汽蒸馏法 （ Hydrodistillation， HD ） 是利用植
物精油各组分蒸汽压力的不同利用水蒸汽将精油从原料 中提取出来的方法。该法适合于具有挥发性、能随水蒸 汽蒸出而不被破坏、与水不发生反应、又难溶于水的有 效成分的提取。用水蒸汽提取挥发性成分一般认为是水 通过水散作用使待提取成分从植物中渗透出来，被带到
32
中 国 食 物 与 营 养
第 18 卷
等，提取液蒸馏或减压蒸馏除去溶剂即可得粗制精油。 该法提取精油的产率较高，但因植物体中的树脂、蜡等 也同时被提出，致使精油含杂质较多，从而掩盖主要致 香成分，故必须进一步通过醇沉和柱分离等技术精制。 赵志峰等人
［8 ］
尽管 SDE 法具有许多优点，且目前应用也比较广 泛，但是，仅限于试验室中对植物精油的提取以及作为 植物挥发性成分检测的前处理方法，且 SDE 法所用设 备为全玻璃器皿，工业化应用还比较困难。 1. 4 超临界 CO2 流体提取法 超临界流体 CO2 萃取技术 （ supercritical carbon dioxide fluid extraction，SFECO2 ） 是近 30 年来发展比较迅 速的一种高新提取分离技术。其主要工作原理是将超临 界流体控制在超过临界温度和临界压力的条件下，从目 标物中萃取目标成分，当恢复到常温和常压时，溶解在 超临界流体中的目标成分即与超临界流体分开
，另外所选溶剂既要价廉、低
毒、易得，还必须容易回收。 同时蒸馏— 萃取法 同时 蒸 馏 萃 取 法 （ SDE， Simultaneous distillation and solvent extraction ） 是 Nickerson 和 Likens 在 1996 年 发展起来的一种植物易挥发成分提取法，该法将水蒸汽 蒸馏和馏出液的溶剂萃取两步合二为一
［ 15 ］
利用 SDE 法提取蔷薇中的挥
。通过
发性精油成分，结果显示利用正戊烷提取 1h 达到良好 的效果，在最佳提取条件下，挥发性物质的回收率大于 90% ，优于水蒸汽蒸馏法； Selli 等
［ 16 ］
调节萃取时温度、压力、水的流速和夹带剂等因素可以
用 SDE 法提取海
鲤中的挥发性成分，提取物经感官鉴定，极大的代表了 海鲤的风味，并且鉴定出了 46 种芳香组分。
［ 13 ］
。SDE 法操作
简便，提取时间短，并且避免了传统水蒸汽蒸馏法由于 精油含量低而导致部分精油在器壁上的吸附，目前广泛 应用于植物精油成分的提取和检测。 Barra 等
［14 ］
用 SDE 法分析了法国大豆中的挥发性化
学成分，发现 SDE 法可以更好的提取出大豆中全部的 芳香成分，并且对于烹调后的样品提取效果也比水蒸气 蒸馏法要好； Teixeira 等
［ 30 ］ ［ 29 ］
源，尤其对天然产物和生物活性成分的提取有着广阔的 应用前景。 2. 2 微波辅助提取技术 assisted extraction， 微 波 辅 助 提 取 法 （ microwaveMAE） 就是利用微波加热的特性来对物料中目标成分 进行选择性提取的方法。通过调节微波的参数，可有效 加热目标成分，以利于目标成分的提取与分离。MAE 的原理是植物样品在微波场中吸收大量的能量，细胞内 部含水量及其它物质的存在，对微波能吸收较多，而周 围的非极性萃取剂则吸收少，从而在细胞内部产生热应 力，被萃物料的细胞结构因细胞内部产生的热应力而破 裂，使细胞内部的物质直接与相对冷的萃取剂接触，因 而加速了目标产物由细胞内部转移到萃取剂中，从而强 化了提取过程。 MAE 提取植物精油方法也是目前国内外研究较多 方法之一，已有多个微波辅助提取技术应用到植物精油
［17 ］
采用乙醇、乙醚、丙酮和水提取花椒
精油，精油在颜色、状态和气味上有一定的差别，但是 用无水乙醚和丙酮作溶剂提取的精油感官上较为接近； Cao 等［9］用石油醚作为容积提取拳卷地钱精油，并鉴定 出 10 种总含量高于 74. 04% 的芳香物质； 由于溶剂提取 法所得精油含有植物树脂和蜡等物质，侯旭杰等
的广藿香精油具有更好的质量和更 高 的 产 率； Dker 等
［ 25 ］
CO2 技术提取了芝麻籽油，与传统的索 利用 SFE-
氏提取相比，产率高达 85% 。 SFECO2 可以有效保护精油中热敏性、易氧化分解 成分不被破坏，保持精油原有的风格，因此传统精油的 萃取是无法与之相比的。这在崇尚天然、追求自然的香 料香精界，可以制备出几近完美的天然精油而倍受重 视，现已成为获得高品质精油的一种有效手段； 但是也 有其局限性： 因在高压下操作，对设备要求较高、一次 性投资费用较高、对工艺操作人员及技术要求均较高。 1. 5 亚临界水提取法 亚临界水是指在一定的压力下，将水加热到 100℃ 以上临界温度 374℃ 以下的高温，水仍然保持液体状态。 在亚临界状态下，维持适当的压力使水呈液态，随着温 度的上升减弱了水分子之间的氢键作用，使水的极性大 大降低，由强极性逐渐变为非极性，利用这一特性可以 从原料中选择性地萃取出不同极性的目标物质 缩短提取时间，提高萃取效率。 Basile 等［27］于 1998 年第一次用亚临界水萃取迷迭 香叶子中的精油，此后该技术在天然产物提取等领域得 到广泛应用； 郭娟等
［10 ］
开
发了一种溶剂提取联合水蒸气蒸馏的方法来提取孜然精 油的技术，利用该联合技术所得孜然精油相比于单独溶 剂提取和水蒸气蒸馏法，产率和质量均有所提高，产品 具有良好的应用前景； 此外，溶剂提取法中有机溶剂的 选择也非常重要，黄诚等
［ 11 ］
。SFE-
CO2 具有萃取能力强、收率高、生产周期短有效成分不 被破坏、工艺简单、操作参数容易控制、没有溶剂残留 等优点，广泛应用在食品加工、医药品和保健食品等领 域
通过对水蒸汽蒸馏、亚临界水
第9 期
杨君等： 天然植物精油提取方法研究进展
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萃取和超声辅助提取洋葱精油的比较，发现亚临界水萃 取的精油含硫化合物含量较高，且具有省时、高效、节 能等优点。 亚临界水提取技术是近 10 年来刚刚发展起来的一 种新型提取技术，具有提取时间短、效率高、环境友好 等优点，在国外作为一种绿色环保技术已应用于环境样 品中有机污染物的萃取、部分植物精油及有效成分的提 取等领域，而国内对该技术的研究刚刚起步，鉴于其具 有许多优势，亚临界水提取技术在植物精油提取分离方 面具有很好的应用前景。 1. 6 分子蒸馏技术 分子蒸馏 （ Molecular Distillation， MD ） 又称 短 程 蒸馏，是在高真空度下，根据分子运动平均自由程的不 同，实现混合组分分离的一项高新技术 领域应用较多。张忠义等
，不同的提取方法所制备的精油其化学分
［3 ］
子组成、数量和结构有很大不同，因此应当根据精油的 实际用途来选择合适的提取方法 。本文就目前常用及 新兴的植物精油提取技术进行综述，总结其原理、优缺 点以及主要用途，以期为实际生产中植物精油提取技术 的研究和选择提供参考。
进行了提取，提取产率为 0. 01% —0. 02% 。 HD 方法具有设备简单、容易操作、成本低、对环 境友好等优点，并且许多植物原料用 HD 法所得精油质 量最好，但由于植物材料长时间的处于高温之下，可能 会使其含有的热敏性成分发生热分解，易水解成分发生 水解及原料焦化等，对精油产品质量造成不利影响。但 是目前 HD 方法仍是试验室中对植物精油成分鉴定、定 量以及工业生产中应用较多的一种传统方法。因此，对 于试验室中植物精油分离和成分鉴定的初步研究应用 HD 方法最为适宜，其它方法的开发和应用也应以 HD 方法为基础进行研究。 1. 2 溶剂提取法 溶剂提取法是利用有机溶剂如石油醚、正己烷、乙 酸乙酯、丙酮等进行连续回流提取或冷浸、 热浸提取
［ 4 ］ ［3 ］ ［2 ］ ［ 1 ］
原料表面的成分呈油斑状，与水组成两相混合物而被水 带出，最后油水分离后得到植物精油。水蒸汽蒸馏是一 种比较成熟的分离方法，所用溶剂为水，其作用机理是 水携带油，而水对人无害，是环境友好的溶剂。 综上，HD 法仍然是目前提取植物精油最常用的方 法，并且是植物挥发性成分提取和检测的重要前处理方 法。Okoh 等
— —农产品交叉研究中心、浙江中烟工业有限责任公司科技项目 （ 项目编号： 81000134） 。 基金项目： 中央高校基本科研业务费专项资金资助— 作者简介： 杨君 （ 1972— ） ，男，硕士，工程师，主要从事烟草化学研究。 通讯作者： 叶兴乾 （ 1962— ） ，浙江宁波人，博士生导师，教授，从事果蔬加工研究。
［35 ］ 提取领域。如 Golmakani 等 利用微波辅助水蒸气蒸馏 ［36 ］ Kordjani 法提取 了 百 里 香 精 油； Ferhat 等 和 Tigrine-
18（ 9）： 3135 中国食物与营养 2012， 第9 期 Food and Nutrition in China
杨君等： 天然植物精油提取方法研究进展
31
天然植物精油提取方法研究进展
1 2 2 1 2 杨 君 ，张献忠 ，高宏建 ，尹 洁 ，叶兴乾
（ 1浙江中烟工业有限责任公司，杭州 310008 ； 2 浙江大学生物系统工程与食品科学学院，杭州 310058 ）
［1பைடு நூலகம் ］
做了许多研究。 精油、葱头精油、茴香精油、大蒜精油等，都对提取工 艺参数 进 行 优 化，得 到 良 好 的 效 果 等
［ 23 ］ ［1922 ］
，其 中 王 虹
CO2 提取苍耳子油并对其成分进行分析， 用 SFE-
CO2 提取方法并不能完全替代传统的水蒸 研究发现 SFE［ 24 ］ CO2 提取 汽蒸馏法； Donelian 等 研究发现，利用 SFE-
［ 5 ］
用 HD 法对迷迭香精油进行提取，得率
为 0. 31% ，并鉴定出 24 种芳香物质，并与其它方法所 对比，结果证明，HD 法所提取的迷迭香精油质量最好； Zhang 等［6］用 HD 法对中国秦岭地区三个野生糙苏品种 精油进行了萃取并进行成分鉴定，分别鉴定出 22 、26
［ 7 ］ 和 19 个主要组分； Porto 等 也用 HD 法对留兰香精油
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1. 1
植物精油的提取方法
水蒸汽蒸馏法 水蒸汽蒸馏法 （ Hydrodistillation， HD ） 是利用植
物精油各组分蒸汽压力的不同利用水蒸汽将精油从原料 中提取出来的方法。该法适合于具有挥发性、能随水蒸 汽蒸出而不被破坏、与水不发生反应、又难溶于水的有 效成分的提取。用水蒸汽提取挥发性成分一般认为是水 通过水散作用使待提取成分从植物中渗透出来，被带到
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中 国 食 物 与 营 养
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等，提取液蒸馏或减压蒸馏除去溶剂即可得粗制精油。 该法提取精油的产率较高，但因植物体中的树脂、蜡等 也同时被提出，致使精油含杂质较多，从而掩盖主要致 香成分，故必须进一步通过醇沉和柱分离等技术精制。 赵志峰等人
［8 ］
尽管 SDE 法具有许多优点，且目前应用也比较广 泛，但是，仅限于试验室中对植物精油的提取以及作为 植物挥发性成分检测的前处理方法，且 SDE 法所用设 备为全玻璃器皿，工业化应用还比较困难。 1. 4 超临界 CO2 流体提取法 超临界流体 CO2 萃取技术 （ supercritical carbon dioxide fluid extraction，SFECO2 ） 是近 30 年来发展比较迅 速的一种高新提取分离技术。其主要工作原理是将超临 界流体控制在超过临界温度和临界压力的条件下，从目 标物中萃取目标成分，当恢复到常温和常压时，溶解在 超临界流体中的目标成分即与超临界流体分开
